JPH02182316A - Grooving method for inside face of metal tube - Google Patents

Grooving method for inside face of metal tube

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JPH02182316A
JPH02182316A JP146889A JP146889A JPH02182316A JP H02182316 A JPH02182316 A JP H02182316A JP 146889 A JP146889 A JP 146889A JP 146889 A JP146889 A JP 146889A JP H02182316 A JPH02182316 A JP H02182316A
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metal tube
grooved
grooved plug
plug
approach
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JP146889A
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Akihiko Ishibashi
明彦 石橋
Yasunori Kino
城野 泰範
Minoru Nishibe
西部 実
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent the generation of defects on the bottom and slant of groove independently of any dimension of metal tube and any shape and dimension of inside grooves by grooving the inside surface while pressing the tube with a grooved plug and rolling member from the part at which the inside diameter part is brought into contact with the approach part of grooved plug. CONSTITUTION:The metal tube 1 is reduced its diameter with a drawing die 2 and a floating plug 3. Then the metal tube 1 is enlarged its diameter and is grooved its inside surface with the rolling member and the grooved plug 4 supported by a retaining ring 7. And then the metal tube 1 is finished its diameter with a diameter finishing die 8 and the enlargement of tube and drawing are performed continuously. In that case, the grooved plug with the approach part in front is used as the grooved plug 4. When the inside surface of the metal tube is enlarged and is grooved in cooperation with these grooved plugs and the rolling member 6, the inside surface is grooved while pressing it with the rolling member 6 together from the part at which the inside diameter part of the metal tube 1 is brought into contact with the approach part of the grooved plug.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は、空調機や冷凍機の熱交換器用の伝熱管として
使用される銅、アルミニウム等の金属管の内面溝付加工
方法に関する。 (従来の技術解決しようとする課!iり近年、空調機、
冷凍機等の熱交換器用の伝熱管には銅、アルミニウム等
からなる金属管で内面溝付のものが使用されており、こ
の種の金属管としては種々の形状の内面溝を形成したも
のが求められている。 カミる内面溝付管の製造方法としては、従来、特開昭5
4−37059号、同55−103215号等に開示さ
れているように、加工金属管を縮少しながら内面に溝を
形成する、いわゆる縮管式溝付加工方式の1つとして転
圧引抜加工方法がある。 この縮管転圧方式は、第15図に示すように、チャック
で金属管21の先端を把持して引抜きながら、穴ダイス
22とフローティングプラグ23とで金属管21を外部
から押圧して縮径し1次いで金属管21の外周に配置し
た転造ロール又は転造ボール24により、予め管内に装
着しである溝付プラグ25に金属管21の内面を押付け
、管内面に溝26を形成するものである。 しかし、か)る方法は、公転する転造ロール又は転造ボ
ール24を溝付プラグ25が位置する部位の金属管21
に押圧することで該金属管21の内外径を縮径させるこ
とにより溝付加工するものであるため、金属管21の引
抜速度が大きいと、金属管21が転造ロール又は転造ボ
ールによる抑圧部を通過した直後に、この部分に圧縮反
力が作用し、これにより浮離現象が生じて金属管21が
いびつになり易い。この結果、溝付加工時に先に形成さ
れた金属管の溝が次の転造ロール又は転造ボールで溝付
プラグに圧迫される際、上記金属管と溝付プラグの溝ピ
ッチがミスマツチング(割出不良)を起こし、金属管2
1に内部欠陥が発生するおそれが多い。 更には、溝付プラグ25の外径よりも大きな内径の金属
管21を転造ロール又は転造ボール24で縮径且つ転圧
して、溝付プラグ25の溝部に押し込んで溝付加工を行
うため、強度の加工が加えられ、その結果、溝付プラグ
の溝部及び溝山部において、メタルフローが不均一とな
り、被加工材の溝の斜面、底部に欠陥(フィン疵、溝底
疵)を生じ易いといった問題があった。このため、伝熱
管として使用した時に耐圧強度の低下、振動疲労強度の
低下、金属粉の発生、ロウ付欠陥に伴う冷媒のスローリ
ークの発生等の問題があった。 このような縮管式による販圧引抜加工方法の不都合を解
消するべく、第13図に示すように金属管を拡径しなが
ら内面に溝付加工する、いわゆる拡管転圧方式が提案さ
れた(特願昭62−169571号)。 この拡管転圧方式は、第1ダイス2とフローティングプ
ラグ3とで金属管1を縮径した後、この金属管の内径よ
りも大きい外径の溝付プラグ4で金属管を拡管しながら
金属管内面に溝付加工する方式である。なお、図中、1
は加工される焼鈍済の銅又は銅合金等の金属管、2は出
口穴径固定式の第1ダイス、3はベアリング部を有しな
いフローティングプラグ、4はこのフローティングプラ
グ3にタイロッド5及びスラストベアリングにて回転自
在に連結された溝付プラグであり、該溝付プラグ4に対
応する個所の金属管外面には、自転しながら公転する転
造部材(転造ボール又は転造ローラ)6が配置されてい
て、この転造部材6は保持リング7で支持されている。 また転造部材6の後方には整径ダイス8が配置されてい
る。 しかし、この拡管転圧方式では、前記縮管転圧方式の場
合よりもフィン疵、溝底欠陥とも大幅に減少できるが、
溝斜面の欠陥(フィン疵)は往々にして発生するという
問題があった。 本発明は、上記拡管転圧方式に関する従来技術の欠点を
解消するためになされたものであって。 金属管の寸法並びに内面溝の形状寸法の如何に関係なく
、特に溝底及び溝斜面の欠陥の発生がなく。 高品質の内面溝付管を製造し得る方法を提供することを
目的とするものである。 (課題を解決するための手段) 前記目的を達成するため、本発明者は、従来の方式が前
記欠点をもたらす原因を究明すると共にその解決策を見
い出すべく鋭意研究を重ねた。 まず、従来の縮管転圧方式と拡管転圧方式における溝付
加工時の溝形成メカニズムとしてメタルフローに着目し
、拡管転圧方式においても前述の欠陥が発生する原因の
解明に努めた。 その結果、縮管転圧方式の場合には、第1図に示すよう
に、溝付プラグは図中の矢印方向(反時計回り)に回転
し、転造ボールは図中の矢印方向(紙面に略直角で右方
向)に自転しながら公転している状態で、金属管を転造
ボールで縮径しながら溝付プラグに圧迫して溝が形成さ
れる。その際、金属管のメタルは図中の矢印の如く溝付
プラグの溝底に向かって巻き込まれるように流れるため
。 メタルフロー同志がぶつかり合い、その部分が未圧着部
となって溝側面に残在し、内面溝の斜面に欠陥(フィン
欠陥)が発生する。また金属管のメタルは転造ボールで
強制的に管径が縮径されるため、管内面側のメタルがシ
ワ状に変形し、次いでこれが転造ボールで溝付プラグの
溝山部に圧迫されて、内面溝底部に溝底流となって現わ
れる。このシワ状欠陥は縮径度合が大きいほど、つまり
、管に作用する圧縮応力が大きいほど顕著となる。 因みに、第2図の顕微鏡写真からも明らかなように、同
図(a)に示すようにかなり深いフィン疵が発生し、同
図(b)に示すように溝底流が発生しており、メタルフ
ローの状態とそれらの欠陥の関係を実証している。 一方、拡管転圧方式の場合は、溝付プラグ及び転造ボー
ルは縮管転圧方式の場合と同様に回転乃至公転している
状態であるが、金属管を溝付プラグアプローチ部から拡
管する位置構成にした場合、溝付プラグアプローチ部で
拡管すると同時に転造ボールに押し付けて溝形成する、
すなわち、金属管にフープ力をきかせながら圧迫するた
め、第3図に示すように、金属管のメタルは均一なメタ
ルフローとなって溝付プラグの溝部に押し込まれ、その
結果、溝斜面にはメタルの巻込みによる未圧着部(フィ
ン欠陥)の発生がなく、しかも内面溝底部にシワ状欠陥
の発生もない、特に前記フープ力によって生じる金属管
内部の引張反力が大きくなるほど、つまり、圧縮応力が
大きくなる(拡管率が大)はど、金属管は溝付プラグに
密着しながら溝付加工が行われるので、その効果が顕著
である。 因みに、第4図の顕微鏡写真からも明らかなように、メ
タルフローが均一であり、同図(C)に示すようにフィ
ン疵がなく、また(d)に示すように溝底流もないこと
が実証される。 以上の試験結果から、フィン疵、シワ状の溝底流等の欠
陥の発生を防止するためには、拡管転圧方式において溝
付プラグと転造ボールとの相対位置関係が重要であるこ
とを知見し、更にその位置関係が適切となる条件につい
て実験研究を重ね、ここに本発明をなしたものである。 すなわち、本発明に係る金属管の内面溝付加工方法は、
引抜ダイスとフローティングプラグとで金属管を縮径し
、次いで保持リングにより支持される転造部材と溝付プ
ラグとで前記金属管内面に拡径溝付加工し、更に整径ダ
イスにより該金属管を整径して連続的に拡管転圧引抜加
工する金属管の内面溝付加工方法において、前記溝付プ
ラグとして前方にアプローチ部を有する溝付プラグを用
い、これら溝付プラグと転造部材とで共働して前記金属
管内面に拡径溝付加工するに際し、金属管内径部が溝付
プラグアプローチ部に接触する部位から、前記転造部材
とで圧迫しつつ内面溝付加工することを特徴とするもの
である。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 (作用) 前述の如く、本発明は、いわゆる拡管転圧方式において
溝付プラグと転造部材(転造ボール、転造ロール等)と
の相対位置関係を規制することを特徴とする内面溝付加
工方式である。 拡管転圧方式において金属管に内面溝付加工を行うには
、第13図を参照して説明すると、まず。 金属管1内にその管端よりフローティングプラグ3及び
これに連結した溝付プラグ4を挿入し、金属管1に口付
は部分を形成した後、第1ダイス2゜拡管転圧部、整径
ダイス8に順次通して引き抜かれるが、本発明は、かす
る加工工程において、拡管転圧部での溝付プラグと転造
部材とが特定の位置関係になるように構成することを骨
子とするものである。 すなわち、溝付プラグとして前方にアプローチ部を有す
る溝付プラグを用いるが、この溝付プラグと転造部材と
で共働して金属管内面に拡径溝付加工するに際し、金属
管内径部が溝付プラグアプローチ部に接触する部位から
、転造部材とで圧迫拡径しつつ内面溝付加工を行うので
ある。 以下、この構成について図面を参照しつつ説明する。な
お、便宜上、転造部材としては転造ボールである場合に
ついて説明する。 第5図及び第6図は、内面溝付加工状態を示したもので
あり、第5図はアプローチ部の一部に溝がある溝付プラ
グを用いた場合、第6図は太径・厚肉溝付管用としてア
プローチ部全域に溝(アプローチ溝)がある溝付プラグ
を用いた場合を示している。これは、第14図に示すよ
うに、太径・厚肉材で溝の予備成形量を大きく取る場合
、第5図に示した溝付プラグを用いると、金属管内径が
溝付プラグ4の入口アプローチ部の溝が形成されていな
い部分10に材料が当たることになる。特に、ある捻れ
角度を持った溝付管を製造する場合においては、溝付プ
ラグ4にかかる軸方向負荷を回転力に変換することがで
きなくなる。そのため。 プラグ回転不良を起こし、材料が抜けずに破断してしま
う。このため、アプローチ部に溝を設けることによって
、軸方向負荷を回転力に変換し、この問題を解決する溝
付プラグである。 なお、各図中、1は金属管であり54は前方にアプロー
チ部を備えていると共にアプローチ部終点から平行部が
形成されている溝付プラグであり、6は転造ボールであ
る。 ここで、転造ボール6の芯を0、この転造ボールが金属
管外周部と接触[J始する点をA、転造ボール芯Oの垂
線とボール面との交点をBとし、点Aと溝付プラグアプ
ローチ部終点口との間で金属管外周部と転造ボールが接
触する接触長さの水平成分(X成分)をΔk、溝付プラ
グアプローチ部終点口と点B(転造ボール芯Oの垂線と
ボール面との交点)との間の該接触長さの水平成分(X
成分)をΔΩとする。また、金属管内径部が溝付プラグ
と接触する点をイ、溝付プラグアプローチ部溝底形成開
始点をCとし、点イと点口との間の接触垂直成分(X成
分)を(イロ)y1点Cと点口との垂直成分(X成分)
を(Cロ)yとする。なお、第5図及び第6図において
、Pは溝ピッチを表わしている。 欠陥のない内面溝を形成するためには、転造ボールが金
属管外周部と接する点Aが溝付プラグのアプローチ部に
位置するようにし、これにより、金属管内径部が上記A
点に対応するアプローチ部位から溝付プラグと転造ボー
ルとによる金属管の圧迫が開始される。すなわち、 イx<Ax<口X を満足させる。勿論、転造ボール芯0が溝付プラグのア
プローチ部終点近傍の平行部にあるので、口x(Bxを
満足することになる。 また、金属管内径部が溝付プラグと接触する点イと、溝
付プラグアプローチ部開始点Cとの関係は、 0.5≦(イロ)y/(Cロ)y≦1.0を満足するの
が好ましく、より好ましくは0.7≦(イロ)y/CC
口)y≦1.0である。 また、転造ボールと金属管が溝付プラグのアプローチ部
及び平行部で接触する各々の接触水平成分Δk、Δkの
比率は、 Δk/ΔC≧1 を満足するのが好ましい。 以上の各条件の根拠は次のとおりである。 本発明者が実験結果についてΔk/Δlと拡管率(Δe
/Δh)の関係をまとめたところ、第7図に示す関係が
得られた。図中、X印は深さ1/100mr11以上の
フィン疵、溝底法が成る場合、O印はそれらの疵深さが
5/1000m11以上17100mm以下(aivl
ltIt200倍テil別テキル限m(h深さ)の場合
、O印は疵無しの場合を表わしており、両者の間に好ま
しい範囲(1)があり、実用範囲(1)があることがわ
かる。なお、ここで拡管率(Δe/Δh)とは第12図
に示すように定義されるものであり、Δe/Δh=(イ
ロ)y/(Cロ)yに相当する。 更に、Δk/Δl=1/3、Δe/Δh=0゜7の条件
で追加試験を行った結果、良好な結果が得られた。 これらより、より好ましい条件は Δk/Δa≧7/3 0.7≦(イロ)y/CC口)y≦1.0であることが
判明した。 このように拡管率によって欠陥の発生度合が変わるのは
以下の理由によるものと考えられる。 拡管率が小さい場合は、金属管内部の引張反力が小さく
なり、転造ボールと金属管の接触点に関係なく、メタル
フロー及び金属管内部の応力状態が縮管転圧方式に近く
なるため、フィン疵、溝底法が発生し易くなる。また、
この場合、金属管の肉厚が十分とれないため、完全な形
状のフィンの形成が困難となる。 反面、拡管率が大きい場合には、金属管内部の引張反力
が十分大きくなるため、金属管は溝付プラグに密着しな
がら溝付加工が行われる。しかし、転造ボールと金属管
外周部の接触点Aが点口に近くなると(第5図参照)、
金属管は溝付プラグのアプローチ部で溝形成が殆ど行わ
れず、単に拡径するのみとなり、平行部で大部分溝付加
工される。 この場合、縮管転圧方式に近い状態で溝付加工がされる
ため、軽微だがフィン部のメタルフローに巻込み現象が
生じると共に溝底にも軽いシワ状欠陥が生成し、フィン
疵、溝底法が発生し易くなる。 一方、転造ボールと金属管外周部の接触点Aが点イに近
くなると(第5図参照)、このアプローチ部で金属管の
拡径と同時に十分な溝形成が行われるため、フィン部の
メタルフローが均一となり、がっ、溝底にもシワ状欠陥
が生成しなくなるため、良好な溝形成がなされる。 更に、拡管率が上記の中間の場合は、金属管内部の引張
反力も中間的な程度となり、また前述の結果から、転造
ボールと金属管外周部の接触点Aが点イに近い方が良好
な溝付加工が行われることが容易に想定できる。 溝付プラグとしては、溝を有することは勿論のこと、少
なくともアプローチ部を有する形状であれば特に制限さ
れない。 例えば、第8図に示すようにアプローチ部の一部に溝が
設けられている形状、第9図に示すようにアプローチ部
全域に溝が設けられている形状のものが代表的であり、
これらは平行部を有している。アプローチ部の角度、す
なわちアプローチ半角Oは5〜13°の範囲が望ましい
。θが58未満ではアプローチ部が長くなり、金属管と
の摩擦抵抗が増え、また13°を超えるとアプローチ面
圧が高くなり、その結果、引抜抵抗が増加し、転造ボー
ルで金属管を転圧しても軸方向にメタルが流れ、十分な
溝出しができなくなると共に底肉厚が簿くなる6 一方、平行部を有していない溝付プ、ラグも使用でき、
例えば、第10図に示すように第1段のテーパと第2段
のテーパが適当な曲率Rで連続している・2段テーパプ
ラグも可能である。 すなわち、拡管転圧方式は、縮管転圧方式に比較し、引
抜抵抗が増し拡管時減肉する応力状態となるため、溝出
しが困難となる。この問題点の解決方法として、通常は
加工前の管肉を縮管転圧方式より若干厚くする方法又は
第9図に示す溝付プラグを使用して加工前の管肉を十分
厚くする方法が採られる。更に、欠陥のない良好な品質
の溝付管を得るためには、転造ボールと溝付プラグの相
対位置をΔk/Δl≧1、好ましくはΔk/Δl≧77
3となるようにしなければならないことは前述のとおり
である。 以上の諸条件を緩和し、作業性を改善するには転造ボー
ルと金属管との接触長さを長くしてやれば良い。 すなわち、この対策としては、具体的には、第10図に
示すように、第8図及び第9図に示したアプローチ溝付
プラグの平行部に0.2〜1″の角度θ2を付けること
により、転造ボールのセンター後方でのボールと金属管
の接触長さを大きくとれるほか、拡管状態を維持するこ
とができるため、拡管率(Δe/Δh)=o、s、Δk
/Δl=1のような境界条件下でも拡管転圧方式のメリ
ットを十分に発揮して良好な品質の内面溝付管の加工が
可能となる。更に、この溝付プラグを使用することによ
り、転圧ヘッドの回転数を上げることなく、引抜速度を
増すことができ、生産性の向上が図れる。 なお、このような2段テーバプラグの第1テーパのアプ
ローチ半角θ□は5〜13°の範囲が望ましい、勿論、
3段以上の複数段テーバプラグも可能である。第1テー
パが第8図及び第9図に示した溝付プラグのアプローチ
部に相当する。 以上の種々の形状の溝付プラグ4において、溝乃至突起
の形状寸法については、山形、三角形、台形等々の各種
断面形状のもの、PU溝から深溝に至る種々の深さのも
の、一方向螺旋溝や2方向に交叉する螺旋構成いはスト
レート溝等々のもので、これらを適宜組合わせたものが
可能であり、要するに各用途分野で設計上要求される種
々の形状のものを成形することが可能である。勿論、2
方向に交叉する螺旋溝を形成するには、一対の溝付プラ
グを用いて各方向の螺旋溝を順次形成すればよい。 一方、上記説明では、転造部材として転造ボールの場合
について説明したが、転造ローラの場合には、ローラ端
部の曲率中心が転造ボール芯に相当するので、同様に適
用可能である。 なお、本発明の実施に用いる装置としては、第13図に
示した装置を利用すればよいが、これのみに限定されず
、いわゆる拡管転圧方式に用いられる他の装置構成のも
のも可能である。 例えば、第13図に示した装置の場合、2は出口穴径固
定式の第1ダイス、3はベアリング部を有しないフロー
ティングプラグであるが、これらについては図示の構成
に限定されるものではない。 すなわち、第1ダイス2を出口穴径可変式にしてもよく
1回転式にしてもよい、また、フローティングプラグ3
を図示の如くベアリング部を有しないプラグとした場合
は、第1ダイス2との共働により縮径される際、金属管
が引き細る状態になるので、第1ダイス2を出口穴径固
定式にした時に溝付プラグの挿入が容易となる。しかし
、第1ダイス2を出口式可変式にした場合には、フロー
ティングプラグ3としてベアリング部を設けたものを使
用しても、第1ダイスの出口穴を拡張することにより溝
付プラグの挿入が容易にできる。 第1ダイス2が出口穴径固定式の場合、第1ダイス2の
出口穴径が溝付プラグ4の外径よりも大きいので、溝付
プラグ4は第1ダイス2をスムーズに通過する。第1ダ
イス2の出口穴径は、((溝付プラグ4の外径)+(被
加工金属管肉厚)×2)と同等か乃至は僅かに大きくな
るように設計するのが溝付プラグの挿入を容易にするう
えでは好ましいが、より大きな拡管率を得る場合には、
第1ダイスでの溝付プラグ通しが可能な範囲で第1ダイ
ス穴径を小さくすることもできる。 また、溝付プラグ4を所定位置に保持する手段としてベ
アリング部を有しないフローティングプラグ3と第1ダ
イスを用い、金属管1の引抜加工において減肉負荷が殆
ど生じない空引きに近い状態となるように、第1ダイス
のアプローチ全角0SO−フローティングプラグのアプ
ローチ全角θFPを適宜設計し、好ましくは15〜40
°で且つθSD≧θFPとなるように設計して引抜負荷
を最少となし、該金属管の加工硬化を極力小さくしてそ
の加工性の低下を防止することもできる。 加工開始後は、第13図に示した状態になるが、フロー
ティングプラグ3としてベアリング部を有しないプラグ
を用いた場合は、該フローティングプラグ3と第1ダイ
ス2とが共働することにより、該金属管は第1ダイス出
口穴を通過するとその肉厚が減少することなく該第1ダ
イス出口穴の内径よりも小さな外径に引細る引抜加工が
行われる。 この引細り量は、第1ダイス2及びフローティングプラ
グ3の角度(アプローチ全角θSD、θFP)を調整す
ることによって変化させることができ、第1ダイス2の
出口通過後の該金属管内径部分が溝付プラグ4の外周部
分からその溝深さの50%以上の範囲、すなわち、68
766250%で溝付プラグアプローチ部分で接触する
ように引細るようにするのが好ましい。 第1ダイス2の出口通過後の該金属管内径部分が溝付プ
ラグ4の溝深さの50%未満の引細り量で接触すると溝
付プラグ4による溝の予備成形効果が得られなくなると
共に、溝付プラグ部での転造部材6による転圧加工によ
る被加工管の半径方向の歪量の方が前記の予備成形溝深
さよりも大となり、被加工管と溝付プラグ4との浮離現
象が生じて内面欠陥の発生を招き易くなるため、好まし
くない。 かくして、前記の加工性を維持し金属管内に溝付プラグ
4が所定位置にて保持され、同時に該金属管はこの溝付
プラグ4でもって拡管されつつ連続的に転圧部に導入さ
れ、転造部材6により転圧加工が加えられながら溝成形
が行われる。 最後に、溝付加工された金属管を整径ダイス8に通して
整径し、所定の寸法の内面溝付金属管が得られる。整径
ダイスとしては固定ダイス、回転ロール等々、適当なも
のを使用すれば足り、固定式又は回転式のいずれにして
もよい。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for forming internal grooves on metal tubes such as copper and aluminum used as heat exchanger tubes for heat exchangers in air conditioners and refrigerators. (A section that tries to solve conventional technology! In recent years, air conditioners,
Metal tubes made of copper, aluminum, etc. with internal grooves are used as heat transfer tubes for heat exchangers such as refrigerators, and there are various types of metal tubes with internal grooves of various shapes. It has been demanded. Conventionally, the manufacturing method of internally grooved tubes that can be cut is known as
As disclosed in No. 4-37059, No. 55-103215, etc., there is a rolling pressure drawing method as one of the so-called tube shrinking groove forming methods in which grooves are formed on the inner surface of a processed metal tube while shrinking it. There is. As shown in FIG. 15, this tube shrinking compaction method involves gripping the tip of the metal tube 21 with a chuck and pulling it out, while pressing the metal tube 21 from the outside with a hole die 22 and a floating plug 23 to reduce the diameter. 1. Next, the inner surface of the metal tube 21 is pressed against the grooved plug 25, which has been installed in the tube in advance, using rolling rolls or rolling balls 24 arranged around the outer periphery of the metal tube 21, thereby forming grooves 26 on the inner surface of the tube. It is. However, in this method, the rotating rolling rolls or rolling balls 24 are attached to the metal tube 21 in the area where the grooved plug 25 is located.
Since the groove processing is performed by reducing the inner and outer diameters of the metal tube 21 by pressing the metal tube 21 to Immediately after passing through this section, a compression reaction force acts on this section, which causes a floating phenomenon and tends to distort the metal tube 21. As a result, when the groove of the metal tube previously formed during grooving is pressed against the grooved plug by the next rolling roll or rolling ball, the groove pitch of the metal tube and the grooved plug may be mismatched (splitting). metal pipe 2).
There is a high possibility that internal defects will occur in 1. Furthermore, the metal tube 21 having an inner diameter larger than the outer diameter of the grooved plug 25 is reduced in diameter and compacted with a rolling roll or rolling ball 24, and is pushed into the groove of the grooved plug 25 to perform groove processing. As a result, the metal flow becomes uneven in the groove and groove crest of the grooved plug, causing defects (fin flaws, groove bottom flaws) on the slope and bottom of the groove of the workpiece. There was a problem with how easy it was. For this reason, when used as a heat transfer tube, there were problems such as a decrease in pressure resistance, a decrease in vibration fatigue strength, generation of metal powder, and generation of slow leakage of refrigerant due to brazing defects. In order to eliminate the disadvantages of the pressure drawing method using the tube contraction method, the so-called tube expansion rolling method was proposed, in which the inner surface of the metal tube is grooved while expanding its diameter, as shown in Figure 13. (Patent Application No. 169571/1982). This tube expansion and compaction method involves reducing the diameter of a metal tube 1 with a first die 2 and a floating plug 3, and then expanding the metal tube with a grooved plug 4 having an outer diameter larger than the inner diameter of the metal tube. This method creates grooves on the surface. In addition, in the figure, 1
is an annealed metal tube such as copper or copper alloy to be processed, 2 is a first die with a fixed exit hole diameter, 3 is a floating plug that does not have a bearing part, and 4 is a tie rod 5 and a thrust bearing attached to this floating plug 3 A grooved plug rotatably connected at a grooved plug 4, and a rolling member (rolling ball or rolling roller) 6 that revolves while rotating is arranged on the outer surface of the metal tube at a location corresponding to the grooved plug 4. The rolled member 6 is supported by a retaining ring 7. Further, a diameter adjusting die 8 is arranged behind the rolling member 6. However, with this tube expansion rolling method, both fin flaws and groove bottom defects can be significantly reduced compared to the tube shrinking rolling method.
There has been a problem in that defects on groove slopes (fin defects) often occur. The present invention has been made in order to eliminate the drawbacks of the prior art regarding the above-mentioned tube expansion and rolling method. Regardless of the dimensions of the metal tube and the shape and dimensions of the inner groove, defects do not occur, especially on the groove bottom and groove slope. It is an object of the present invention to provide a method for producing high quality internally grooved tubes. (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the inventor of the present invention has conducted intensive research to investigate the cause of the above drawbacks caused by the conventional system and to find a solution to the problem. First, we focused on metal flow as the groove formation mechanism during grooving in the conventional tube contraction rolling method and tube expansion rolling method, and endeavored to elucidate the cause of the above-mentioned defects occurring in the tube expansion rolling method as well. As a result, in the case of the tube reduction compaction method, as shown in Fig. 1, the grooved plug rotates in the direction of the arrow in the figure (counterclockwise), and the rolled ball rotates in the direction of the arrow in the figure (in the paper). Grooves are formed by compressing the metal tube against the grooved plug while reducing its diameter with a rolling ball while the metal tube is rotating and revolving at right angles (to the right). At this time, the metal in the metal tube flows as if being rolled up toward the bottom of the grooved plug, as shown by the arrow in the figure. The metal flows collide with each other, and the unpressed portion remains on the side surface of the groove, causing a defect (fin defect) on the slope of the inner groove. In addition, since the metal of the metal tube is forcibly reduced in diameter by the rolling balls, the metal on the inner surface of the tube is deformed into wrinkles, which are then compressed by the rolling balls against the groove ridges of the grooved plug. Then, it appears as a groove bottom flow at the bottom of the inner groove. This wrinkle-like defect becomes more noticeable as the degree of diameter reduction increases, that is, as the compressive stress acting on the tube increases. Incidentally, as is clear from the micrograph in Figure 2, fairly deep fin flaws have occurred as shown in Figure 2 (a), groove bottom flow has occurred as shown in Figure 2 (b), and metal Demonstrates the relationship between flow conditions and their defects. On the other hand, in the case of the tube expansion rolling method, the grooved plug and rolling ball are in a state of rotation or revolution as in the case of the tube contraction rolling method, but the metal pipe is expanded from the grooved plug approach part. When configured in this position, the grooved plug is expanded at the approach part and simultaneously pressed against the rolled ball to form a groove.
In other words, since the metal tube is compressed while applying a hoop force, the metal of the metal tube becomes a uniform metal flow and is pushed into the groove of the grooved plug, as shown in Figure 3, and as a result, the groove slope is There is no uncrimped part (fin defect) due to metal entrainment, and there is no wrinkle-like defect at the bottom of the inner groove.In particular, the greater the tensile reaction force inside the metal tube caused by the hoop force, that is, the compression When the stress is large (the tube expansion rate is large), the grooved processing is performed while the metal tube is in close contact with the grooved plug, so the effect is remarkable. Incidentally, as is clear from the micrograph in Figure 4, the metal flow is uniform, there are no fin flaws as shown in Figure 4 (C), and there is no groove bottom flow as shown in Figure 4 (d). Proven. From the above test results, we found that the relative positional relationship between the grooved plug and the rolled ball in the tube expansion rolling method is important in order to prevent defects such as fin flaws and wrinkled groove bottom flow. However, the present invention has been made by conducting repeated experimental research on the conditions under which the positional relationship is appropriate. That is, the method for grooving the inner surface of a metal tube according to the present invention is as follows:
The diameter of the metal tube is reduced using a drawing die and a floating plug, and then the inner surface of the metal tube is expanded and grooved using a rolling member supported by a retaining ring and a grooved plug. In the method for grooving the inner surface of a metal tube in which the diameter of the metal tube is adjusted and then the tube is expanded and rolled and drawn, a grooved plug having an approach portion at the front is used as the grooved plug, and the grooved plug and the rolled member are combined. When processing the inner diameter of the metal tube to expand the diameter and groove the inner surface of the metal tube, the inner diameter of the metal tube is compressed by the rolling member from the region where it contacts the grooved plug approach portion while the inner surface is grooved. This is a characteristic feature. The present invention will be explained in more detail below. (Function) As described above, the present invention provides an internally grooved method that is characterized by regulating the relative positional relationship between a grooved plug and a rolling member (rolling ball, rolling roll, etc.) in a so-called pipe expansion rolling method. It is a processing method. The process of forming internal grooves on a metal tube using the tube expansion and rolling method will first be explained with reference to FIG. A floating plug 3 and a grooved plug 4 connected to the floating plug 3 are inserted into the metal tube 1 from the tube end, and after forming a mouth part on the metal tube 1, the first die 2° is used to expand the tube and adjust the diameter. The material is sequentially passed through a die 8 and pulled out, but the gist of the present invention is to configure the grooved plug and the rolling member in the tube expansion rolling section to have a specific positional relationship during the rolling process. It is something. That is, a grooved plug having an approach portion at the front is used as a grooved plug, but when the grooved plug and the rolling member work together to expand the diameter of the inner surface of the metal tube, the inner diameter of the metal tube is From the part that contacts the grooved plug approach part, the inner surface is grooved while being compressed and expanded with the rolling member. This configuration will be explained below with reference to the drawings. For convenience, the case where the rolled member is a rolled ball will be described. Figures 5 and 6 show the internal grooved state. Figure 5 shows the grooved plug with a groove in a part of the approach part, and Figure 6 shows the state of the grooved plug with a large diameter and thickness. This shows the case where a grooved plug with grooves (approach grooves) is used in the entire approach part is used for a grooved pipe. As shown in Fig. 14, if the groove preforming amount is large for large-diameter, thick-walled materials, if the grooved plug shown in Fig. 5 is used, the inner diameter of the metal pipe will be smaller than that of the grooved plug 4. The material hits the non-grooved portion 10 of the entrance approach. Particularly when manufacturing a grooved tube with a certain twist angle, it becomes impossible to convert the axial load applied to the grooved plug 4 into rotational force. Therefore. The plug will malfunction and the material will not come out and break. Therefore, the grooved plug solves this problem by providing a groove in the approach portion to convert the axial load into rotational force. In each figure, 1 is a metal tube, 54 is a grooved plug having an approach portion on the front side and a parallel portion formed from the end point of the approach portion, and 6 is a rolled ball. Here, the core of the rolled ball 6 is 0, the point where this rolled ball contacts the outer periphery of the metal tube [J] is A, the intersection of the perpendicular to the rolled ball core O and the ball surface is B, and the point A is Δk is the horizontal component (X component) of the contact length between the outer periphery of the metal tube and the rolled ball between The horizontal component of the contact length (X
component) is ΔΩ. In addition, the point where the inner diameter part of the metal tube contacts the grooved plug is A, the starting point of forming the groove bottom of the grooved plug approach part is C, and the contact vertical component (X component) between point A and the point opening is (I). )y1 Vertical component between point C and point exit (X component)
Let be (Cb)y. In addition, in FIGS. 5 and 6, P represents the groove pitch. In order to form a defect-free inner groove, the point A where the rolled ball contacts the outer periphery of the metal tube should be located at the approach part of the grooved plug, so that the inner diameter of the metal tube is aligned with the above A.
Compression of the metal tube by the grooved plug and the rolled ball starts from the approach site corresponding to the point. That is, it satisfies Ix<Ax<X. Of course, since the rolled ball core 0 is located in the parallel part near the end point of the approach part of the grooved plug, the mouth x (Bx) is satisfied. , and the grooved plug approach part starting point C preferably satisfies 0.5≦(Iro)y/(Cro)y≦1.0, more preferably 0.7≦(Iro)y /CC
mouth) y≦1.0. Further, it is preferable that the ratio of horizontal contact components Δk and Δk where the rolled ball and the metal tube contact each other at the approach portion and the parallel portion of the grooved plug satisfy the following relationship: Δk/ΔC≧1. The basis for each of the above conditions is as follows. The present inventor has determined that Δk/Δl and tube expansion rate (Δe
/Δh), the relationship shown in FIG. 7 was obtained. In the figure, X marks are fin flaws with a depth of 1/100 mr11 or more, and O marks indicate fin flaws with a depth of 5/1000 m11 or more and 17100 mm or less (aivl
In the case of ltIt200x tail limit m (h depth), the O mark indicates the case where there is no flaw, and it can be seen that there is a preferable range (1) between the two, and a practical range (1). . Note that the tube expansion rate (Δe/Δh) is defined as shown in FIG. 12, and corresponds to Δe/Δh=(Iro)y/(Cro)y. Further, additional tests were conducted under the conditions of Δk/Δl=1/3 and Δe/Δh=0°7, and good results were obtained. From these, it was found that the more preferable conditions are Δk/Δa≧7/3 0.7≦(iro)y/CC口)y≦1.0. The reason why the degree of defect occurrence changes depending on the tube expansion ratio is considered to be as follows. When the tube expansion ratio is small, the tensile reaction force inside the metal tube becomes small, and the metal flow and the stress state inside the metal tube become close to that of the contracting tube rolling method, regardless of the contact point between the rolled ball and the metal tube. , fin flaws, and groove bottom defects are more likely to occur. Also,
In this case, the metal tube cannot have a sufficient wall thickness, making it difficult to form perfectly shaped fins. On the other hand, when the tube expansion rate is large, the tensile reaction force inside the metal tube becomes sufficiently large, so that the metal tube is grooved while being in close contact with the grooved plug. However, when the contact point A between the rolled ball and the outer periphery of the metal tube approaches the point (see Figure 5),
In the metal tube, almost no grooves are formed at the approach portion of the grooved plug, and the diameter is simply expanded, and most of the groove is processed at the parallel portion. In this case, since the grooving process is performed in a state similar to the tube reduction method, a slight entrainment phenomenon occurs in the metal flow at the fin part, and light wrinkle-like defects are also generated at the groove bottom, causing fin flaws and grooves. Bottom law is more likely to occur. On the other hand, when the contact point A between the rolled ball and the outer periphery of the metal tube approaches point A (see Figure 5), sufficient groove formation is performed at the same time as the diameter of the metal tube is expanded at this approach portion, so that the fin portion Since the metal flow becomes uniform and wrinkle-like defects are not generated at the bottom of the groove, good groove formation is achieved. Furthermore, when the expansion ratio is in the middle of the above, the tensile reaction force inside the metal tube is also of an intermediate degree, and from the above results, the closer the contact point A between the rolled ball and the outer circumference of the metal tube to point A, the better. It can be easily assumed that a good grooving process will be performed. The grooved plug is not particularly limited as long as it has a groove and at least an approach portion. For example, typical examples include a shape in which a groove is provided in a part of the approach portion as shown in FIG. 8, and a shape in which a groove is provided in the entire approach portion as shown in FIG.
These have parallel parts. The angle of the approach portion, ie, the approach half angle O, is preferably in the range of 5 to 13 degrees. If θ is less than 58, the approach part will be long and the frictional resistance with the metal tube will increase. If it exceeds 13 degrees, the approach surface pressure will increase, resulting in an increase in pulling resistance and it will be difficult to roll the metal tube with the rolling ball. Even when pressure is applied, the metal flows in the axial direction, making it impossible to make sufficient grooves and reducing the bottom wall thickness6.On the other hand, grooved plugs and lugs that do not have parallel parts can also be used.
For example, as shown in FIG. 10, a two-stage taper plug in which the first stage taper and the second stage taper are continuous with an appropriate curvature R is also possible. That is, in the tube expansion rolling method, as compared to the tube shrinking rolling method, the pulling resistance increases and a stress state occurs where the wall thickness decreases during tube expansion, making it difficult to groove. As a solution to this problem, there is usually a method of making the pipe wall before processing a little thicker than in the tube reduction compaction method, or a method of making the pipe wall before processing sufficiently thick using a grooved plug as shown in Figure 9. taken. Furthermore, in order to obtain a grooved tube of good quality without defects, the relative position of the rolled ball and the grooved plug should be set such that Δk/Δl≧1, preferably Δk/Δl≧77.
As mentioned above, it must be set to 3. In order to alleviate the above conditions and improve workability, the length of contact between the rolled ball and the metal tube should be increased. Specifically, as a countermeasure against this problem, as shown in FIG. 10, an angle θ2 of 0.2 to 1'' is attached to the parallel portion of the approach grooved plug shown in FIGS. 8 and 9. As a result, the contact length between the ball and the metal pipe behind the center of the rolled ball can be increased, and the expanded state can be maintained, so the expansion rate (Δe/Δh) = o, s, Δk
Even under boundary conditions such as /Δl=1, it is possible to fully utilize the advantages of the tube expansion rolling method and process a high-quality internally grooved tube. Furthermore, by using this grooved plug, the extraction speed can be increased without increasing the rotational speed of the rolling head, and productivity can be improved. Note that the approach half angle θ□ of the first taper of such a two-stage taper plug is preferably in the range of 5 to 13 degrees.
Multi-stage taper plugs with three or more stages are also possible. The first taper corresponds to the approach portion of the grooved plug shown in FIGS. 8 and 9. In the above-mentioned grooved plugs 4 of various shapes, the shapes and dimensions of the grooves or protrusions include those with various cross-sectional shapes such as chevron, triangle, trapezoid, etc., those with various depths ranging from PU groove to deep groove, and one-way spiral. It is possible to use grooves, spiral configurations that intersect in two directions, straight grooves, etc., and any combination of these as appropriate.In short, it is possible to mold various shapes required for design in each application field. It is possible. Of course, 2
In order to form spiral grooves that cross directions, spiral grooves in each direction may be sequentially formed using a pair of grooved plugs. On the other hand, in the above explanation, the case of a rolled ball was explained as the rolling member, but in the case of a rolled roller, the center of curvature at the end of the roller corresponds to the core of the rolled ball, so it is similarly applicable. . Note that the apparatus shown in FIG. 13 may be used as the apparatus used to carry out the present invention, but it is not limited to this, and other apparatus configurations used in the so-called pipe expansion and rolling method may also be used. be. For example, in the case of the device shown in FIG. 13, 2 is a first die with a fixed exit hole diameter, and 3 is a floating plug that does not have a bearing part, but these are not limited to the configuration shown in the figure. . That is, the first die 2 may have a variable exit hole diameter type or a one-rotation type.
If the plug is a plug without a bearing part as shown in the figure, the metal tube will become thinner when the diameter is reduced by cooperation with the first die 2, so the first die 2 should be a type with a fixed exit hole diameter It becomes easier to insert the grooved plug when the However, when the first die 2 is of a variable outlet type, even if a bearing part is used as the floating plug 3, the grooved plug cannot be inserted by expanding the outlet hole of the first die. It's easy to do. When the first die 2 has a fixed outlet hole diameter, the outlet hole diameter of the first die 2 is larger than the outer diameter of the grooved plug 4, so the grooved plug 4 passes through the first die 2 smoothly. The exit hole diameter of the first die 2 is designed to be equal to or slightly larger than ((outside diameter of the grooved plug 4) + (thickness of the metal pipe to be processed) x 2). It is preferable to facilitate the insertion of the tube, but when obtaining a larger expansion ratio,
The first die hole diameter can also be made small within a range that allows the grooved plug to pass through the first die. Furthermore, by using the floating plug 3 having no bearing part and the first die as a means for holding the grooved plug 4 in a predetermined position, a state close to empty drawing is achieved in which almost no wall thinning load occurs during the drawing process of the metal tube 1. The approach full angle θFP of the first die is appropriately designed from 0 SO to the full approach angle θFP of the floating plug, preferably 15 to 40.
It is also possible to minimize the drawing load by designing the metal tube so that θSD≧θFP and the work hardening of the metal tube is minimized to prevent deterioration in workability. After the start of machining, the state shown in FIG. 13 will be reached. However, if a plug without a bearing part is used as the floating plug 3, the floating plug 3 and the first die 2 will work together to When the metal tube passes through the first die exit hole, the metal tube is drawn to an outer diameter smaller than the inner diameter of the first die exit hole without reducing its wall thickness. The amount of narrowing can be changed by adjusting the angles of the first die 2 and the floating plug 3 (full approach angle θSD, θFP), so that the inner diameter portion of the metal tube after passing through the exit of the first die 2 becomes a groove. A range of 50% or more of the groove depth from the outer circumference of the attached plug 4, that is, 68
Preferably, the grooved plug tapers to contact at the approach portion at 766250%. If the inner diameter portion of the metal tube after passing through the exit of the first die 2 comes into contact with the grooved plug 4 with a narrowing amount of less than 50% of the groove depth, the effect of preforming the groove by the grooved plug 4 will not be obtained, and The amount of distortion in the radial direction of the pipe to be processed due to the rolling process by the rolling member 6 at the grooved plug portion is greater than the depth of the preformed groove, and the pipe to be processed and the grooved plug 4 may float. This is undesirable because it tends to cause internal defects. In this way, the grooved plug 4 is held at a predetermined position within the metal tube while maintaining the above-mentioned workability, and at the same time, the metal tube is continuously introduced into the rolling section while being expanded by the grooved plug 4, and is rolled. Groove forming is performed while rolling pressure processing is applied by the forming member 6. Finally, the grooved metal tube is passed through a diameter adjusting die 8 to adjust its diameter, thereby obtaining an internally grooved metal tube with predetermined dimensions. As the diameter-adjusting die, it is sufficient to use a fixed die, a rotating roll, etc., as appropriate, and either a fixed type or a rotary type may be used.

【以下余白】[Left below]

次に本発明の一実施例を示す。 G実施例) 第13゛図に示す装置(但し、溝付プラグ4と転造ボー
ル6の位置関係は第5図の構成にしたもの)を用いて、
焼鈍済のリン脱酸銅製の金属素管から外径9.52++
+m、肉厚0.36mm、溝数60、リード角18°の
台形溝付管を製造した。 まず、加工される金属管1にその管端より潤滑油等を注
入すると共に、タイロッド5で回転可能に連結されたア
プローチ全角28°のフローティングプラグ3及び外径
10.20ts、溝深さ0.20a+m、溝数60の台
形溝を有するアプローチ半角9.5′の溝付プラグ4を
挿入した。 次いで、前記管端を先付加工して目部分を形成した後、
この口付部分をアプローチ全角28.5°で出口穴内定
式(10,96nus)の第1ダイス2゜拡管転圧部、
整径ダイス8に順次通し、引抜装置(図示せず)にクラ
ンプして溝付加工の準備作業を完了した。なお1本作業
は転造ボール6の回転を停止して行った。 準備作業の完了後、転造ボール6を公転させ、引抜装置
を駆動させて、第1表に示す加工条件で金属管1の引抜
を開始した。 なお、同表中、細管率は第11図に示す要領でI  D
PO/Diと定義し、拡管率は第12図に示す要領でΔ
e/Δhと定義した。また、フィン疵及び溝底節は、n
数=100につき顕微鏡(X200)IIJ*により判
定し、5/1000鳳醜以上の深さのものが発生した割
合を発生率で表わし、1/100鳳鳳以上の深さのもの
が発生した割合を0内に不良率で表わした。 同表より明らかなように、縮管転圧方式の場合。 フィン疵が数多く発生し、その不良率が非常に大きく、
また溝底節も発生している。 一方、拡管転圧方式の場合では、拡管率が小さいときは
、Δk/Δnの比率によらず、フィン疵や溝底節の発生
傾向が大きい、拡管率が中程度の場合は、Δk/Δfi
=2/8と小さいと拡管率が小さい場合に略同様の結果
が得られるが、Δk/Δβ=515.8/2と大きくす
るとフィン疵や溝底症の発生は認められるものの、その
発生率は大幅に低減される。更に、拡管率が大の場合は
、Δk/Δl=2/8と小さいとフィン疵や溝底症の発
生率の低減効果は得られ、Δk/Δl=515.2/8
と大きくすると低減効果が顕著に現れ、皆無にすること
ができる。また、拡管率が中太の場合にはいずれの疵も
発生しない。 なお、形成された内面溝を顕微鏡WA察した結果、縮管
転圧方式の場合には第2図(a)に示すようにフィン疵
、溝底症が発生しており、溝底症は(b)に示すように
シワ状に多数発生している。一方、拡管転圧方式の場合
には、第1表中の加工条件欄のAの場合は第4図(a)
、Cの場合は同図(b)に示すように、軽微なフィン疵
が認められるが、Hの場合は同図(c)に示すようにフ
ィン疵がなく、また同図(d)に示すように溝底症の発
生もない。 [以下余白] (発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、いわゆる拡管転
圧方式において溝付プラグと転造部材の相対位置を特定
の関係に規制して内面溝付加工を行う構成にしたので、
特にフィン疵、溝底節等の欠陥の発生を顕著に低減でき
、皆無にすることも可能であり、高品質の内面溝付管を
製造することができる。
Next, one embodiment of the present invention will be described. Example G) Using the device shown in Fig. 13 (however, the positional relationship between the grooved plug 4 and the rolled ball 6 is as shown in Fig. 5),
Outer diameter 9.52++ from annealed phosphorus deoxidized copper metal pipe
A trapezoidal grooved tube with a wall thickness of 0.36 mm, a number of grooves of 60, and a lead angle of 18° was manufactured. First, lubricating oil or the like is injected into the metal tube 1 to be processed from the tube end, and a floating plug 3 with a full approach angle of 28 degrees rotatably connected by a tie rod 5, an outer diameter of 10.20 ts, and a groove depth of 0. A grooved plug 4 with a trapezoidal groove of 20 a+m and 60 grooves and an approach half angle of 9.5' was inserted. Next, after forming the eye portion by processing the tip of the tube end,
This mouth part is approached with a full angle of 28.5 degrees and an exit hole internally defined type (10,96 nus) first die 2 degrees expansion tube rolling section,
The pieces were sequentially passed through a diameter-adjusting die 8 and clamped to a drawing device (not shown) to complete the preparation work for grooving. Note that one work was carried out with the rotation of the rolled ball 6 stopped. After the preparation work was completed, the rolling ball 6 was revolved, the drawing device was driven, and drawing of the metal tube 1 was started under the processing conditions shown in Table 1. In addition, in the same table, the tubule ratio is determined by ID as shown in Fig. 11.
It is defined as PO/Di, and the expansion rate is Δ as shown in Figure 12.
It was defined as e/Δh. In addition, fin flaws and groove bottom knots are n
Judging by microscope (X200) IIJ* per number = 100, the percentage of occurrences with a depth of 5/1000 or more is expressed as the incidence rate, and the percentage of occurrences with a depth of 1/100 or more. is expressed as a defective rate within 0. As is clear from the table, in the case of tube reduction compaction method. Many fin defects occur, and the defective rate is extremely high.
Groove bottom knots are also occurring. On the other hand, in the case of the pipe expansion compaction method, when the pipe expansion rate is small, there is a strong tendency for fin flaws and groove bottom knots to occur regardless of the ratio of Δk/Δn, and when the pipe expansion ratio is medium, Δk/Δfi
If it is as small as = 2/8, almost the same results will be obtained when the tube expansion rate is small, but if it is as large as Δk/Δβ = 515.8/2, the occurrence of fin flaws and groove bottom disease will be observed, but the incidence rate will be lower. is significantly reduced. Furthermore, when the tube expansion rate is large, if it is as small as Δk/Δl=2/8, the effect of reducing the incidence of fin flaws and groove bottom disease can be obtained, and Δk/Δl=515.2/8.
When the value is increased, the reduction effect becomes more noticeable and can be completely eliminated. In addition, when the tube expansion rate is medium thick, neither of these defects occur. Furthermore, as a result of microscopic WA observation of the formed inner grooves, it was found that in the case of the tube reduction compaction method, fin flaws and groove bottom defects occurred as shown in Fig. 2 (a), and groove bottom defects ( As shown in b), many wrinkles appear. On the other hand, in the case of the tube expansion compaction method, in the case of A in the processing conditions column in Table 1, Fig. 4 (a)
In the case of ,C, slight fin flaws are observed as shown in the same figure (b), but in the case of H, there is no fin flaw as shown in the same figure (c), and as shown in the same figure (d) Similarly, there is no occurrence of sulcus disease. [Blank below] (Effects of the Invention) As detailed above, according to the present invention, the relative positions of the grooved plug and the rolling member are regulated to a specific relationship in the so-called pipe expansion rolling method, and the inner groove can be formed. Since I configured it to do this,
In particular, the occurrence of defects such as fin flaws and groove bottom knots can be significantly reduced or even eliminated, making it possible to manufacture high-quality internally grooved tubes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は縮管転圧方式による溝付加工状態におけるフィ
ン形成メカニズム概念を説明する図、第2図は縮管転圧
方式で得られた内面溝付管の溝部の金属組織を示す顕微
鏡写真で、(a)は断面(X 200)を示し、(b)
は溝形成開始部の平面(X38)を示しており。 第3図は拡管転圧方式による溝付加工状態におけるフィ
ン形成メカニズム概念を説明する図、第4図は拡管転圧
方式で得られた内面溝付管の溝部の金属組織を示す顕微
鏡写真で、(a)〜(C)は断面を示し、(d)は溝形
成開始部の平面(X38)を示しており、 第5図及び第6図は本発明による拡管転圧方式での内面
溝付加工状態を示す断面説明図であり。 第5図はアプローチ部の一部に溝がある形状の溝付プラ
グを用いた場合を示し、第6図はアプローチ部全域に溝
を有する形状の溝付プラグを用いた場合を示しており、 第7図は本発明による拡管転圧方式における拡管率(Δ
e/Δh)と、転造ボール及び溝付プラグの相対位置に
よる欠陥発生状態を示す図、第8図〜第10図は溝付プ
ラグの形状を示す図、第8図(a)、第9図(a)及び
第10図は縦断面図であり5第8図(b)及び第9図(
b)はそれぞれ第8図(a)及び第9図(a)のX方向
からみた断面図であり、第11図は縮管転圧方式の場合
の縮管率(1−D Pa / D i )を説明する図
、第12図は拡管転圧方式の場合の拡管率(Δe/Δh
)を説明する図。 第13図は従来の拡管転圧方式における内面溝加工状態
及び装置を示す図、 第14図は第13図に示す従来の拡管転圧方式により厚
肉材を転造した場合に生じる溝付プラグの回転不良現象
を示す説明図。 第15図は縮管転圧方式における内面溝加工状態及び装
置を示す図である。 1・・・金属管、2・・・第1ダイス、3・・・フロー
ティングプラグ、4・・・溝付プラグ、5・・・タイロ
ッド、6・・・転造部材(転造ボール又は転造ローラ)
、7・・・保持リング、8・・・整径ダイス、9・・・
溝形成部、10・・・溝が形成されていない溝付プラグ
部分、■・・・未充満部、■・・・未圧着欠陥(フィン
疵)、■・・・シワ状欠陥、■・・・溝底節。 特許出願人   株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士  中  村   尚 第1図 ホ゛−ル云軒乃匈 第3図 ボール公平!1方伺 アラ2°“[Dやね方伺 第 図 第 図 第 図 /昼 第 ]0 図 第 図 第 図
Figure 1 is a diagram illustrating the concept of the fin formation mechanism in the grooved state by the tube reduction method, and Figure 2 is a micrograph showing the metal structure of the groove of the internally grooved tube obtained by the tube reduction method. So, (a) shows the cross section (X 200), and (b)
indicates the plane (X38) of the groove formation start part. Figure 3 is a diagram explaining the concept of the fin formation mechanism in the state of groove processing by the tube expansion and rolling method, and Figure 4 is a microscopic photograph showing the metal structure of the groove of the internally grooved tube obtained by the tube expansion and rolling method. (a) to (C) show the cross section, (d) shows the plane (X38) of the groove forming start part, and Fig. 5 and Fig. 6 show the inner groove formed by the pipe expansion rolling method according to the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional explanatory diagram showing a processing state. FIG. 5 shows a case where a grooved plug having a groove in a part of the approach part is used, and FIG. 6 shows a case in which a grooved plug having a groove in the entire approach part is used. Figure 7 shows the pipe expansion rate (Δ
e/Δh) and the relative position of the rolled ball and the grooved plug. Figures 8 to 10 are diagrams showing the shape of the grooved plug. Figures 8(a) and 9 Figures (a) and 10 are longitudinal sectional views, and Figures 8 (b) and 9 (
b) are cross-sectional views seen from the X direction of FIGS. 8(a) and 9(a), respectively, and FIG. 11 shows the tube shrinkage ratio (1-D Pa / Di ), Figure 12 is a diagram explaining the pipe expansion rate (Δe/Δh
). Figure 13 is a diagram showing the internal groove machining state and equipment in the conventional tube expansion and rolling method, and Figure 14 is the grooved plug that is produced when thick-walled materials are rolled using the conventional tube expansion and rolling method shown in Figure 13. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a rotation defect phenomenon. FIG. 15 is a diagram showing the internal groove machining state and apparatus in the tube reduction compaction method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Metal tube, 2... First die, 3... Floating plug, 4... Grooved plug, 5... Tie rod, 6... Rolled member (rolled ball or rolled roller)
, 7... Holding ring, 8... Diameter die, 9...
Groove forming part, 10... Grooved plug part where groove is not formed, ■... Unfilled area, ■... Uncrimped defect (fin flaw), ■... Wrinkle-like defect, ■... -Sulcus bottom node. Patent Applicant Kobe Steel Co., Ltd. Patent Attorney Takashi Nakamura Figure 1: Wheel Yunxuan-no-匈 Figure 3: Ball Fairness! 1-way visit 2° “[D-Yane-kata visit figure figure figure figure figure figure figure figure figure / noon figure] 0 figure figure figure figure figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)引抜ダイスとフローティングプラグとで金属管を
縮径し、次いで保持リングにより支持される転造部材と
溝付プラグとで前記金属管内面に拡径溝付加工し、更に
整径ダイスにより該金属管を整径して連続的に拡管転圧
引抜加工する金属管の内面溝付加工方法において、前記
溝付プラグとして前方にアプローチ部を有する溝付プラ
グを用い、これら溝付プラグと転造部材とで共働して前
記金属管内面に拡径溝付加工するに際し、金属管内径部
が溝付プラグアプローチ部に接触する部位から、前記転
造部材とで圧迫しつつ内面溝付加工することを特徴とす
る金属管の内面溝付加工方法。 (2)転造部材が転造ボールであり、転造ボール芯が溝
付プラグのアプローチ部終点近傍の平行部に位置するよ
うに配置する請求項1に記載の方法。 (3)金属管内径部と溝付プラグの接触点と、溝付プラ
グアプローチ部終点との間に、金属管外径部と転造ボー
ルが接触するように溝付プラグと転造ボールの相対位置
を規制する請求項1又は2のいずれかに記載の方法。 (4)金属管外径部と転造ボールとが接触開始する点と
溝付プラグアプローチ部終点との間で金属管外周部と転
造ボールが接触する接触長さの水平成分をΔkとし、溝
付プラグアプローチ部終点と転造ボール芯の垂線との間
の該接触長さの水平成分をΔlとするとき、ΔkとΔl
の比率が次式Δk/Δl≧1 を満足するように溝付プラグと転造ボールの相対位置を
規制する請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 (5)金属管内径部が溝付プラグと接触する点イと溝付
プラグアプローチ部終点ロとの間の接触垂直成分を(イ
ロ)yとし、溝付プラグのアプローチ部溝底形成開始点
Cとアプローチ部終点ロの垂直成分を(Cロ)yとする
とき、次式 0.5≦(イロ)y/(Cロ)y≦1.0 を満足するように溝付プラグと転造ボールの相対位置を
規制する請求項1〜4のいずれかに記載の方法。 (6)溝付プラグのアプローチ部のアプローチ半角は5
〜13゜とする請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 (7)溝付プラグが平行部を有しない複数段テーパ型の
ものである場合、第1段のテーパ部をアプローチ部とし
、アプローチ半角は5〜13゜とする請求項1、3〜5
のいずれかに記載の方法。
[Scope of Claims] (1) The diameter of the metal tube is reduced using a drawing die and a floating plug, and then the inner surface of the metal tube is expanded and grooved using a rolling member supported by a retaining ring and a grooved plug. Further, in the method for grooving the inner surface of a metal tube, the diameter of the metal tube is adjusted using a diameter adjusting die, and the tube is continuously expanded by rolling and drawing, using a grooved plug having an approach portion at the front as the grooved plug, When the grooved plug and the rolling member work together to expand the diameter of the inner surface of the metal tube and form grooves, the rolling member applies pressure from the area where the inner diameter portion of the metal tube contacts the grooved plug approach portion. A method for forming internal grooves on a metal tube, characterized in that the internal grooves are formed while the metal tube is being grooved. (2) The method according to claim 1, wherein the rolled member is a rolled ball, and the rolled ball core is arranged in a parallel portion near the end point of the approach portion of the grooved plug. (3) The grooved plug and the rolled ball should be aligned so that the outer diameter of the metal tube and the rolled ball are in contact between the contact point between the inner diameter of the metal tube and the grooved plug and the end point of the grooved plug approach part. 3. The method according to claim 1, wherein the position is restricted. (4) Let Δk be the horizontal component of the contact length between the outer circumference of the metal tube and the rolled ball between the point where the outer diameter of the metal tube and the rolled ball start contact and the end point of the grooved plug approach part, and When the horizontal component of the contact length between the end point of the grooved plug approach part and the perpendicular line of the rolled ball core is Δl, Δk and Δl
4. The method according to claim 1, wherein the relative positions of the grooved plug and the rolled ball are regulated so that the ratio of Δk/Δl≧1 is satisfied. (5) Let y be the contact vertical component between the point A where the inner diameter part of the metal tube contacts the grooved plug and the end point B of the grooved plug approach part, and the starting point C of forming the groove bottom of the approach part of the grooved plug. When the vertical component of the end point b of the approach section is (Cb)y, the grooved plug and rolled ball should be adjusted to satisfy the following formula: 0.5≦(b)y/(Cb)y≦1.0. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the relative position of the is regulated. (6) The approach half angle of the approach part of the grooved plug is 5
6. A method according to any one of claims 1 to 5, wherein the angle is -13[deg.]. (7) When the grooved plug is a multi-step tapered type having no parallel portion, the first step taper portion is the approach portion, and the approach half angle is 5 to 13 degrees.Claims 1, 3 to 5
The method described in any of the above.
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